Post-lavorazione 3D: Massima precisione per componenti metallici
La post-elaborazione dei componenti fabbricati in modo additivo svolge un ruolo decisivo nel garantire la qualità della produzione in serie. Mentre la prototipazione si concentra spesso solo su forma e funzione; l'accuratezza dimensionale, la qualità delle superfici e le proprietà dei materiali sono fattori decisivi nella produzione in serie quando si tratta di utilizzabilità dei componenti. La post-elaborazione della stampa 3D è indispensabile, soprattutto nella stampa 3D di metalli, per soddisfare gli elevati requisiti di settori come l'aviazione, la costruzione di utensili e la tecnologia medica.
Ma come funziona esattamente la post-lavorazione dei componenti metallici industriali e quale ruolo svolge la lavorazione CNC?
Per post-lavorazione si intendono tutte le fasi che un componente fabbricato in modo additivo subisce dopo l'effettivo processo di stampa. In un contesto industriale, queste fasi comprendono di solito la fresatura, la tornitura, la rettifica, la lucidatura e, infine, il controllo qualità. Questi processi rimuovono le strutture di supporto e assicurano che gli accoppiamenti, i fori e le filettature soddisfino i requisiti di precisione desiderati. A seconda della tecnologia di stampa 3D utilizzata — la saldatura per deposizione laser con ugello a polvere (DED) e la fusione selettiva a laser in letto di polvere (SLM) sono due processi comuni — i requisiti di post-lavorazione variano significativamente.
Finitura della stampa 3D nella tecnologia di saldatura laser
La saldatura a deposizione laser, implementata sui modelli ibridi LASERTEC DED di DMG MORI, combina processi additivi e sottrattivi in un'unica configurazione. Fresatura, tornitura, rettifica, preriscaldamento, deposito di polvere e scansione 3D sono integrati in un processo continuo 6-in-1.
Questa integrazione dei processi offre i seguenti vantaggi:
- Le transizioni tra l'accumulo di materiale e la lavorazione avvengono senza soluzione di continuità.
- I tempi di lavorazione si riducono perché non è necessario ricollocare e trasportare il materiale.
- Il riferimento costante aumenta la precisione
- La qualità è ripetibile anche con geometrie complesse
Il preriscaldamento riduce le tensioni in questo processo integrato e previene la formazione di cricche tra il materiale di base e quello di saldatura, mentre l’uso opzionale di laser blu consente anche di lavorare metalli riflettenti come il rame.
La post-elaborazione in questo processo ibrido è unica in quanto può essere eseguita durante il processo di stampa 3D del metallo. Ciò è particolarmente utile per le geometrie complesse, poiché alcune aree sarebbero inaccessibili una volta completata la costruzione. A seconda della macchina, la finitura CNC viene eseguita mediante fresatura simultanea a 5 assi o tornitura e fresatura a 6 lati. In entrambi i casi è possibile integrare anche la rettifica, ottenendo così componenti metallici completamente finiti con un'eccellente qualità superficiale, il tutto in un'unica area di lavoro.
Post-trattamento con il processo a letto di polvere
La post-elaborazione gioca un ruolo chiave nel processo del letto di polvere, come nel caso della LASERTEC 30 SLM di terza generazione. I componenti vengono costruiti strato per strato nel letto di polvere della macchina, in genere in acciaio inossidabile, alluminio o titanio. La stampa è seguita da un processo a più fasi:
- Il contenitore di costruzione deve raffreddarsi in modo da scaricare le tensioni interne.
- I pezzi vengono rimossi dalla piastra di costruzione e liberati dalle strutture di supporto.
- Le superfici e i fori rilevanti dal punto di vista funzionale richiedono una post-elaborazione mediante fresatura o rettifica CNC.
- Inoltre, le superfici vengono spesso affinate mediante lucidatura o sabbiatura.
DMG MORI ottimizza questo processo con concetti di macchina sofisticati: Il contenitore di costruzione intercambiabile del LASERTEC 30 SLM elimina i tempi di inattività, mentre i sistemi di telecamere integrate e le mappe di calore monitorano la qualità degli strati. La combinazione di stabilità del processo e controllo digitale garantisce una post-elaborazione mirata ed efficiente. Gli utenti hanno accesso a numerosi centri di lavorazione, come la macchina universale a 5 assi DMU 40, che completano il processo di produzione additiva a letto di polvere.
Requisiti del materiale nella post-elaborazione
Il fatto che oggi nella stampa 3D si utilizzi un'ampia varietà di metalli deve essere preso in considerazione anche nella post-elaborazione. Questo perché ogni materiale ha proprietà specifiche e conseguenti requisiti per la fresatura, la tornitura o la rettifica. Ad esempio, il titanio richiede utensili in metallo duro estremamente specializzati e un controllo del processo molto preciso a causa della sua elevata resistenza, mentre l'alluminio deve essere lavorato a velocità di mandrino elevate e con un raffreddamento ottimale. Il tipo di materiale influisce quindi direttamente sulla strategia di post-lavorazione, dalla scelta dell’utensile e dei parametri di taglio fino al raffreddamento.
Dalla stampa al componente finito
Un processo globale efficiente che integri in modo sensato la post-lavorazione è fondamentale per l'idoneità della produzione additiva alla produzione in serie. DMG MORI persegue un approccio coerente con la sua Machining Transformation (MX): la produzione additiva, la lavorazione CNC e il controllo qualità sono combinati in una catena di processo chiusa. I sistemi di movimentazione automatizzata dei pezzi e dei pallet consentono una gestione con minima necessità di manodopera. Allo stesso tempo, gli scanner 3D integrati eseguono la scansione senza contatto del punto zero e il controllo qualità in tempo reale. Questo crea un flusso di lavoro altamente produttivo, dalla costruzione additiva ai componenti di serie completamente post-lavorati.
La post-elaborazione come chiave per la produzione in serie
Gli esempi dimostrano che la post-elaborazione è decisiva nel passaggio dal prototipo alla produzione in serie. In un ambiente industriale, è molto più di una fase aggiuntiva: è parte integrante del processo di produzione. DMG MORI, attraverso le serie LASERTEC DED hybrid e LASERTEC SLM, integra tecnologie additive e sottrattive per creare un sistema di produzione completo. Il risultato: qualità riproducibile, tempi di produzione più brevi e produzione economica di componenti metallici complessi in serie.